Titelaufnahme

Titel
Validierung eines Open Source CFD-Schneeverfrachtungsmodells mittels Terrestrial Laserscans / Matthias Schwarz, MSc BSc BSc
Weitere Titel
Validation of an open source CFD-snowdrift model using terrestrial laser scans
Verfasser/ VerfasserinSchwarz, Matthias
ErschienenGraz, 2016
UmfangXVI, 72 Seiten : Zusammenfassungen (2 Blätter) ; Illustrationen, Diagramme, Karten
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-95018 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Validierung eines Open Source CFD-Schneeverfrachtungsmodells mittels Terrestrial Laserscans [30.88 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit befasst sich mit der Validierung eines Schneeverfrachtungsmodells mittels Terrestrial Laser Scanning (TLS). Das verwendete Schneeverfrachtungsmodell soll zukünftig als Teil einer Modellkaskade dienen, die im Zuge des Projekts zur transdisziplinären Optimierung des Lawinenrisikomanagements (ALARM) der ZAMG Steiermark entwickelt wird, und zu einer verbesserten Lawinenprognose führen soll. Das von Schneiderbauer und Prokop (2011) entwickelte und hier verwendete Schneeverfrachtungsmodell basiert auf computergestützter numerischer Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) und wird in dieser Arbeit erstmals mit dem Open Source CFD Software Paket OpenFOAM gelöst. In der Arbeit wurden drei TLS-Kampagnen analysiert und für die Validierung in Betracht gezogen.Es stellte sich heraus, dass sich TLS-Kampagnen mit kurzen Messintervallen in Verbindung mit guten Aufzeichnungen der meteorologischen Bedingungen am besten für die Validierung eignen. Für die Validierung des Schneeverfrachtungsmodells wurde die TLS-Kampagne von 20.11. bis 27.11.2008 im Gebiet des Wannengrates (SUI) modelliert. Da das Windfeld der sensibelste Parameter bei der Schneeverfrachtungsmodellierung mittels CFD ist, wurde großes Augenmerk auf die Einstellung der Randbedingungen des Modells und die daraus resultierenden Strömungsbedingungen gelegt. Dazu wurde eine Winddaten-Bibliothek erstellt, die gemessene und modellierte Windbedingungen miteinander verknüpft und so eine optimale Einstellung des Windfeldes erlaubt. Trotz einiger festgestellter Mängel im Modell wurde für den betrachteten Bereich des Südosthanges der Chüpfenflüh ein räumlicher Korrelationskoeffizient von R=0.30 für die Schneeverfrachtung berechnet. Das Modell liefert vielversprechende Ergebnisse. Trotzdem sollten die aufgezeigten Defizite vor der operationellen Verwendung des Modells behoben werden.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis aims to validate a snowdirft model using terrestrial laserscanning (TLS). The used snowdirft model should in the future be used as a part of a model cascade, which is developed in a project for transdisciplinary optimization of avalanche risk management (ALARM) from the Styrian Department of the Central Institute for Meteorology and Geodynamics (ZAMG), with the aim of improving avalanche prognoses. The snowdrift model developed by Schneiderbauer und Prokop (2011) is based on CFD and is for the first time solved with the open source software package OpenFOAM. For this thesis three TLS campaigns have been analyzed and taken into consideration for the validation. It was found that TLS campaigns with short measurement intervals and good measurements of meteorological conditions are best fitted for validation. For the validation of the snowdrift model the TLS campaign from 20.11. to 27.11.2008 at the area of Wannengrat (SUI) was modeled. Since the wind field is the most sensitive parameter when modeling snowdrift using CFD, special attention has been given to the setting of the models boundary conditions and the resulting flow conditions. Therefore, a wind-library was established which interconnects measured and modeled wind conditions in order to set an optimal wind field. Despite some deficiencies in the model a spatial correlation between modeled and measured snowdrift of R = 0.30 was found for the considered area of the south east slope of the Chüpfenflüe. Although the model provides promising results, the shown deficiencies should be removed before using the model operationally.